(57)【要約】【課題】本発明は、主に窓枠建材に用いられる金属製の長尺形材において、内部結露の発生を好適に防止し、かつ、窓枠自体の剛性を向上させることが可能な合成樹脂充填型金属長尺形材およびその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】非発泡性のポリウレタン樹脂形成性組成物を金属製の長尺桶状枠に注入する工程を複数の積層工程とし、第１の積層工程の後に、該工程によって形成された組成物層の上面にガラスロービングを配置し、第２の積層工程において、ガラスロービングを配置した上からさらにポリウレタン樹脂形成性組成物を注入したのち、ポリウレタン樹脂形成性組成物を固化させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の長尺桶状枠にポリウレタン樹脂が充填された金属長尺形材であって、前記ポリウレタン樹脂層が長尺繊維束を該樹脂層の長手方向に沿って内包する金属長尺形材。
【請求項２】
前記ポリウレタン樹脂が非発泡性である、請求項１に記載の金属長尺形材。
【請求項３】
前記ポリウレタン樹脂のショアーＤ硬度が６０以上である、請求項１または２のいずれか１項に記載の金属長尺形材。
【請求項４】
前記長尺繊維束が、ガラスロービングである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属長尺形材。
【請求項５】
金属製の長尺桶状枠にポリウレタン樹脂形成性組成物を流し込み第１の組成物層を形成する工程と、前記第１の組成物層の表面に長尺繊維束を配設する工程と、前記第１の組成物層の上から前記ポリウレタン樹脂形成性組成物をさらに流し込み第２の組成物層を形成する工程とを含む金属長尺形材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窓枠などに用いられる金属長尺形材に関し、より詳細には、剛性および断熱性を備えた結露防止型金属長尺形材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、窓枠建材として金属製のサッシが用いられており、特にその中でも、加工しやすい上に、軽くて耐食性があるアルミニウムを用いたアルミ製のサッシが多く用いられている。しかしながら、アルミ製を始めとする金属製のサッシには上述したような利点があるものの、熱伝導性が高いため、冬期など室内外における気温差が大きい季節においては、室内側の窓枠近傍の空気の熱が容易に室外に放出されてしまうことによって結露が生じやすいという欠点がある。そこで、金属製のサッシ枠内側の空隙部に、断熱材として塩化ビニル樹脂などの合成樹脂を充填した建材が製造されていた。
【０００３】
一般に、金属製のサッシ枠内に合成樹脂を充填し固化させた場合、時間の経過に伴って合成樹脂の収縮が生じる。すると、サッシ枠内に再び微小な空隙部が生じることになり、この空隙部内において内部結露が発生する。サッシ枠内に一旦生じたこの内部結露は、蒸発しにくく、カビやダニの発生原因となるため好ましくない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、本発明は、主に窓枠建材に用いられる金属製の長尺形材において、内部結露の発生を好適に防止し、かつ、窓枠自体の剛性を向上させることが可能な合成樹脂充填型金属長尺形材およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した技術的課題について鋭意検討した結果、本発明者は、ポリウレタン樹脂形成性組成物を金属製の長尺桶状枠に注入する工程を複数の積層工程とし、第１の積層工程の後に、該工程によって形成された組成物層の上面にガラスロービングを配置し、第２の積層工程において、ガラスロービングを配置した上からさらにポリウレタン樹脂形成性組成物を注入したのち、ポリウレタン樹脂形成性組成物を固化させることによって、経時的な樹脂の収縮が好適に防止されることを見出し、本発明に至ったのである。
【０００６】
すなわち、本発明によれば、金属製の長尺桶状枠にポリウレタン樹脂が充填された金属長尺形材であって、前記ポリウレタン樹脂層が長尺繊維束を該樹脂層の長手方向に沿って内包する金属長尺形材が提供される。本発明においては、前記ポリウレタン樹脂を非発泡性とすることができる。また、前記ポリウレタン樹脂は、ショアーＤ硬度が６０以上であることが好ましい。さらに、本発明においては、前記長尺繊維束を、ガラスロービングとすることができる。
【０００７】
また、本発明の別の構成においては、金属製の長尺桶状枠にポリウレタン樹脂形成性組成物を流し込み第１の組成物層を形成する工程と、前記第１の組成物層の表面に長尺繊維束を配設する工程と、前記第１の組成物層の上から前記ポリウレタン樹脂形成性組成物をさらに流し込み第２の組成物層を形成する工程とを含む金属長尺形材の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
上述したように、本発明によれば、剛性および断熱性を備え、窓枠に用いられた場合には、内部結露の発生を好適に防止することのできる金属長尺形材、およびその製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を図面に示した実施の形態をもって説明するが、本発明は、図面に示した実施の形態に限定されるものではない。図１は、本発明の合成樹脂充填型金属長尺形材１０（以下、金属長尺形材１０として参照する）の斜視図を示す。図１（ａ）に示されるように、金属長尺形材１０は、金属製の桶状の枠材１２に非発泡性のポリウレタン樹脂１４が充填されている。ポリウレタン樹脂１４は、金属長尺形材１０が窓枠などの建材として用いられた場合に、該建材に好適な剛性を付与しうるように所定の値以上の硬度を有していることが好ましい。本発明においては、金属製の桶状の枠材１２は、軽量で加工が容易で耐食性に優れたアルミニウム製のものが好ましい。また、本発明においては、ポリウレタン樹脂１４のショアーＤ硬度が６０以上であることが好ましく、より好ましくは、ショアーＤ硬度が８０以上であることが好ましい。
【００１０】
図１（ｂ）は、金属長尺形材１０の枠内部の構成を示す図である。図１（ｂ）が示すように、金属長尺形材１０の枠内のポリウレタン樹脂１４にはガラスロービング１６が枠材１２の長手方向に沿って埋入されている。本発明におけるガラスロービング１６は、ガラス繊維を所定の径の円柱状に束ねたものであり、本発明においては、ガラスロービングの１束に含まれるガラス繊維の本数を５００〜５０００本とすることができ、ガラスロービングの直径を５〜５０μｍとすることができる。また、本発明においては、１以上複数束のガラスロービング１６をセットすることができ、金属長尺形材１０に充填されるポリウレタン樹脂１４とガラスロービング１６の質量比（ポリウレタン樹脂１４／ガラスロービング１６）を、５０／５０〜９７／３とすることができる。本発明の金属長尺形材１０においては、ガラスロービング１６が枠材１２の長手方向、すなわち、ポリウレタン樹脂１４の長手方向に沿って内包されることにより、ポリウレタン樹脂１４の経時的な収縮が抑制される。
【００１１】
図２は、本発明の金属長尺形材１０の製造工程を示したブロック図である。本発明の金属長尺形材においては、建材として好適な剛性を付与すべく非発泡性のポリウレタン樹脂を形成する組成物を金属製の枠材の内側に充填する。充填する非発泡性ポリウレタン樹脂形成組成物は、ポリオールとイソシアネートとウレタン化触媒とを混合することによって調整する。ポリオールは、平均官能基数ならびに数平均分子量の異なる複数種のポリオールからなるポリオールプレミックスを用いることができる。また、ポリオールとイソシアネートの配合比は、形成樹脂の硬度を確保するため、イソシアネートインデックスが１００となるよう調整することが好ましい。上述した手順によって調整した非発泡性ポリウレタン樹脂形成組成物（以下、樹脂形成組成物として参照する）を、複数段階に分けて金属製の長尺桶状枠に流し込む工程について、以下説明する。
【００１２】
図３は、上述した樹脂形成組成物の積層工程を説明するために、金属長尺形材１０の幅方向の断面を示す図である。第１の積層工程においては、図３（ａ）が示す金属製の桶状枠材１２に対し、上述した手順によって調整した樹脂形成組成物を流しこみ、図３（ｂ）が示すように、樹脂形成組成物の液面が金属製の桶状枠材１０の高さ方向のおおよそ半分の位置になった時点で樹脂形成組成物の流入を一旦中止し、第１の組成物層１４ａを形成する。
【００１３】
第１の積層工程を終了した後、図３（ｃ）が示すように、第１の組成物層１４の表面Ｓ上にガラスロービング１６を組成物が硬化する前に素早く静置する。本発明においては、第１の組成物層１４の表面Ｓを幅方向に二分して組成物層１４の長手方向に沿って伸びる中心線に沿うようにガラスロービング１６を配置することが好ましく、複数のガラスロービング１６を配置する場合には、ガラスロービング１６が上記中心線に対し線対称となるように配置することが、硬化後のそり等の変形を防止するために好ましい。
【００１４】
なお、ガラスロービング１６を静置する工程は、１束毎に行ってもよいし、複数束まとめて行ってもよい。硬化を促進させるため、加熱装置が付加されてもよいベルトコンベアに長尺形材を乗せ、連続的にポリウレタン樹脂形成組成物の注入及びガラスロービングの静置を行ってもよい。
【００１５】
ガラスロービング１６を静置した後、図３（ｄ）が示す第２の積層工程において、第１の組成物層１４ａの上からさらに樹脂形成組成物を枠材１２の上端近傍まで流し込み、第２の組成物層１４ｂを形成する。以上、本発明の金属長尺形材１０の製造工程に関し、樹脂形成組成物を２段階に分けて流し込む実施の形態について説明したが、本発明においては、組成物層を２層に限定するものではなく、樹脂形成組成物を３段階以上に分けて流し込み３層以上の組成物層を形成することもできる。上述した積層工程が終了した後、室温で1日以上養生し硬化させることによって、本発明の金属長尺形材１０が製造される。
【実施例】
【００１６】
以下、本発明の金属長尺形材１０について、実施例を用いてより具体的に説明を行なうが、本発明は、後述する実施例に限定されるものではない。
【００１７】
（樹脂形成組成物の調整）
２種類のポリオール（ＰＰＧ１、ＰＰＧ２）とウレタン化触媒としてのジクチルチンジウラレートを混合し、ポリオールプレミックスを調整した。調整したポリオールプレミックスと、イソシアネートとを、雰囲気温度２２℃の下、イソシアネートインデックスが１００となるような配合比で混合してポリウレタン樹脂形成組成物を調整した。下記表に、使用したポリオール、触媒、およびイソシアネートのスペックと配合比（質量比）を示す。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
（アルミ枠材への注型工程）
アルミ製のアルミチャンネル（高さ１０ｍｍ×幅１２ｍｍ×長さ１０００ｍｍ、肉厚１ｍｍ、ＡＣ−１０、株式会社光モール）の両端を紙粘着テープで塞ぎ、開放された上部から、調整したポリウレタン樹脂形成組成物の半量をアルミチャンネルの高さの半分の位置に液面がくるまで流し込み、その後、ポリウレタン樹脂形成性組成物が硬化する前にガラスロービング（ＴＧＦＲ−Ｐ４４００−３６６、株式会社ＧＲＰジャパン）をアルミチャンネルの幅方向の中心線に沿って静かにセットした。さらに、その上から、ポリウレタン樹脂形成組成物の残りをアルミチャンネルの上端面近傍まで流し込み、ポリウレタン樹脂形成性組成物が硬化してから、さらに室温で１日養生した。ガラスロービングのセット数を１〜３本の範囲で設定して３種類の金属長尺形材１０を実施例１〜３として作製し、併せて、比較例としてガラスロービングをセットしないものを作製した。
【００２０】
（硬度評価試験）
室温にて１日静置して樹脂を硬化させた金属長尺形材１０の樹脂表面にＤ型硬度計を当ててショアーＤ硬度を測定したところ、ショアーＤ硬度は８５であった。
【００２１】
（充填材の収縮率試験）
アルミ製のアルミチャンネル（高さ１０ｍｍ×幅１２ｍｍ×長さ１０００ｍｍ、肉厚１ｍｍ、ＡＣ−１０、株式会社光モール）の内側に離型剤を塗布したのち、上述したのと同様の手順で、ポリウレタン樹脂形成性組成物の注入及びガラスロービングの静置を行った。ポリウレタン樹脂形成性組成物が硬化してから、さらに室温で１日養生後、ガラスロービング入りの硬化したポリウレタン樹脂をアルミチャンネルから取出した。この硬化樹脂を−２０℃の気温条件下で６時間静置した後に、さらに５０℃の気温条件下で６時間静置するサイクルを１４回繰り返した後、すなわち７日間経過後に、ポリウレタン樹脂層の長手方向の収縮率（％）を測定した。セットしたガラスロービングの数と収縮率（％）の関係を下記表に示す。なお、収縮率（％）は、硬化１日後のポリウレタン樹脂の長手方向の長さ（ｍｍ）に対する７日後のポリウレタン樹脂の長手方向の収縮量（ｍｍ）の割合を百分率で示した。
【００２２】
【表２】
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【００２３】
上述した実施例から、本発明の金属長尺形材１０においては、従来の合成樹脂充填型金属長尺形材に比較して、経時的な収縮が顕著に防止されていることが示され、同時に、本発明の金属長尺形材１０が建材として好適な剛性を付与しうることが示された。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
以上、説明したように、本発明によれば、剛性および断熱性を備え、窓枠に用いられた場合には内部結露の発生を好適に防止することができる合成樹脂充填型金属長尺形材、およびその製造方法が提供される。本発明の金属長尺形材は、窓枠材や構造建築物用補強材に代表される一般建材の部品として用いられることが期待される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の合成樹脂充填型金属長尺形材１０の斜視図。
【図２】本発明の合成樹脂充填型金属長尺形材１０の製造工程を示したブロック図。
【図３】本発明の合成樹脂充填型金属長尺形材１０の幅方向の断面を示す図。
【符号の説明】
【００２６】
１０…合成樹脂充填型金属長尺形材、１２…枠材、１４…ポリウレタン樹脂、１６…ガラスロービング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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